Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 41
Текст из файла (страница 41)
табл. 3.6.3-3.6.6) в формуле (3.6.43) следует положитьri ■ Koi + ко2^нЬ> г2 -+ К03ТНb; г3 - к03Т|. (3.6.69)Приведённые в §3.6 формулы могут быть использованы припроектировании следящих систем с астатизмом первого, второго итретьего порядков, выборе и обосновании их параметров, в соответствии с заданными техническими требованиями.3.7. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВАКак следует из рис. 3.1.2, между алгоритмами фильтрации,которые формирует оценки измеряемых параметров и их экстраполированные (прогнозируемые) на следующий такт вычисленийзначения, и алгоритмами дискриминаторов включены алгоритмыисполнительных устройств.
Их назначение - сформировать такиеуправляющие воздействия, которые бы сводили к нулю рассогласования дискриминаторов. Естественно, что состав и содержаниеисполнительных устройств зависит от вида следящей системы.Так, в аналоговой системе слежения за доплеровской частотой, исполнительное устройство содержит управляемый гетеродин,частота которого изменяется под действием оценки параметра, исмеситель, где под действием входного и измеренного гармонических сигналов, образуется сигнал разностной частоты, котораяизмеряется частотным дискриминатором.Аналогичные задачи решаются и в цифровой системе сопровождения цели по доплеровской частоте с учётом специфики та-них систем.
Так, если в аналоговой системе сигнал доплеровскойчастоты записывается какuc(t)=A(t)cos(2rcFfft),(3.7.1)то теперь он будет иметь вид:uc(k)=A(k)cos(27cFflTnk)=A(k)cos(A\|/Ak).Здесь: Тп k = int-г.(3.7.2)период повторения зондирующих импульсов;- безразмерное текущее время; A\|/fl={27iFflTn}w>4# - набег фазы за период Тп (подстрочный индекс в правой части последнего равенства означает, что берётся дробная часть числа, заключённого в фигурных скобках). Здесь важно отметить, что набегфазы Л\|/д содержит полные данные о доплеровской частоте.Аналогичное соотношение может быть составлено и для мнимой части комплексного сигналаus(k)=A(k)sin(A\|/flk).(3.7.3)В системах сопровождения по доплеровской частоте или скорости с фильтра оценивания поступают оценки экстраполированных значений Fw или Д8. Во втором случае должен быть выполнен пересчёт(3.7.4)дагде X - длина волны излученного сигнала.Далее формируется некоторая вспомогательная частота(3.7.5)FB - Гдэ - fo>*M -eV wгде f 0 = ---------- Fn - переходная частота частотного дискриминато2Мра (см.
(3.4.1)) и вычисляется набег фазы за период Тп частоты FBД\|/э={2яРдТп}др.ч..(3.7.6)В этом случае, уравнения управляемого гетеродина запишутсяв видеv|/(k)=Av|/(k-l)+Av|/3, \|/(-1)=0,(3.7.7)Uo=cos(y(k));(3.7.8)Uo=sin(v(/(k)).Рекуррентное соотношение (3.7.7) формирует аргумент для тригонометрических функций, которые в программируемом процессоресигналов выполнены табличным способом. В результате получимдва дискретных гармонических сигнала с циклической частотойF..Алгоритм смесителя реализуется в виде произведения двухкомплексных последовательностей: входной, с частотой ¥д, иопорной, с частотой FB. Для получения разностной частоты необходимо знаки правых частей (3.7.8) установить отрицательными.Тогда окончательно получимA(k)cos(Ai|/pk)=-A(k)cos(Av(/flk)cos(i)/(k))+A(k)sin(A\(/flk)sin(i|/(k)),(3.7.9)A(k)sin(Aippk)=A(k)sin(A\^k)cos(\p(k))-A(k)cos(A\pflk)sin(i|/(k)).После выполнения операции БПФ над комплексным сигналом, составляющие которого записаны выше, и вычисления модуля, отметка цели появится на частоте=Е*ДЭ- f o - Это означает,что при точном измерении, когда ¥дэ « FA, отметка цели оказывается вблизи переходной частоты fo ЧД.Отметим, что по установившейся традиции рассмотренныевыше алгоритмы именуют цифровым гетеродином.Алгоритмы исполнительного устройства в дальномерах зависят от скважности сигналов.
При низкой частоте повторения импульсов (большая скважность) находит применение метод задержки начала измерения, а при малой скважности (режимы ВЧПИ,СЧПИ) исполнительное устройство изменяет период следованияимпульсов [3].Суть первого способа поясним на примере измерения дальности по экрану ЭЛТ. Зондирующий импульс и линейная развёрткаЭЛТ запускаются одновременно.
При известной скорости развёртки дальность определяется по положению на развёртке импульсаотражённого сигнала, подаваемого на вертикальную отклоняющуюсистему ЭЛТ. Что произойдёт, если моменты зондирования и запуска развёртки развязать во времени, т.е. запускать развёртку доили после излучения через произвольные временные промежутки?Нетрудно видеть, что, при постоянной дальности до цели, отражённый импульс можно разместить в любой точке на линии развёртки. И наоборот, при изменении дальности до цели удерживатьотражённый импульс в определённой заранее заданной зоне. Вэтом и заключается принцип задержки начала измерения.В §3.5 были введены понятия матрицы сигналов и матрицыстробов.
Последняя использовалась для построения частотных ивременных дискриминаторов. Матрица стробов строго фиксирована по координатам частоты и времени вадорлски. Как удержатьотметку цели внутри этой матрицы? По каналу частоты это выполняется с помощью перестройки цифрового гетеродина. Удержание сигнала цели в матрице стробов по координате дальностидостигается задержкой начала измерения. По известной оценкеэкстраполированной дальности Д8, размеру матрицы сигналов РД)которая выполняет роль ЭЛТ в приведённом ранее поясняющемпримере, определяется время задержки начала измерения тзни, которое засылается в синхронизатор для введения указанной задержки.Простейший алгоритм имеет вид(3.7.10)Множитель 150 м/м кс и длительность стробанеобходимыдля приведения используемых параметров к одной размерности.В режиме ВЧП желаемое перемещение принятого импульсавнутри зоны приёма (рис.
3.3.14), что входит в задачу исполнительного устройства, достигается изменением периода повторенияТп зондирующего импульса [3]. Алгоритм исполнительного устройства должен быть составлен так, чтобы выбором величины Тпразмещать принимаемые сигналы приблизительно в середине зоныприёма. Функционирование исполнительного устройства начинается с получением оценки экстраполированной дальности Д,, которая переводится в величину задержки сигнала тдэ = 2 ДЭ/ с0.Далее вычисляется относительная задержка(3.7.11)где NKp - кратность неоднозначности; 0=тэн/Т п - относительнаянеоднозначная задержка; тэн - абсолютное значение неоднозначнойзадержки.На рис 3.3.14 заштрихованным прямоугольником условно показано положение принятого импульса.
На этом же рисунке изображена шкала относительных неоднозначных задержек. По шкале можно определить центр зоны приёма 0 о=О,5б.Алгоритм вычисления требуемой величины Тп начинается сопределения модуля разности0-0о |.(3.7.12)Д©= 1В памяти системы хранится массив дискретных значений Tn(i)с довольно мелким шагом. Дальнейшая процедура состоит в переборе этих значений Tn(i) с подстановкой их в формулу (3.7.11).После перебора используется то значение Тп, которое доставляетминимум соотношению (3.7.12). Благодаря этому вновь принятыесигналы оказываются вблизи центра зоны приёма, т.е.
попадают вапертуру дискриминационной характеристики временного дискриминатора. Более подробно процедура вычисления Тп будет рассмотрена в §4.3.3.8. ДАТЧИКИ КОРРЕКТИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ3.8.1.Д атчи кив о зд у ш н о й ск о ро стиСкорость полета самолета, измеренная относительно воздушной среды, принято называть воздушной скоростью полета.
Различают две воздушной скорости: истинную и приборную.Истинной воздушной скоростью называется скорость движения самолета относительно воздуха. Приборной скоростью называется истинная воздушная скорость, приведенная к нормальнойплотности воздуха. Если полет совершается при нормальной плотности воздуха (р= 1 , 2 2 б к г-м -8), то приборная скорость совпадает систинной. Информация о величине приборной скорости, как правило, используется только в задачах пилотирования самолета.
Поэтому принцип действия датчика приборной скорости и его математическая модель здесь не рассматривается.В настоящее время приборы для измерения истинной воздушной скорости (в дальнейшем просто воздушной скорости) делятсяна два больших класса: механические или электрические указатели воздушной скорости и системы воздушных сигналов. Перваягруппа измерителей представляет собой манометрические указатели динамического давления встречного потока воздуха с коррекцией на изменение плотности и температуры воздуха. Втораягруппа измерителей отличается от первой только тем, что все преобразования измеренных первичных параметров полета (температура, полное и статическое давления) в воздушную скорость выполняются электронными системами.Рассмотрим кратко принцип работы измерителей воздушнойскорости и их математические модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
